ючи хімічні уявлення і відповідну термінологію.
Атомної орбиталью (орбиталью) називають обсяг простору в атомі, в якому з імовірністю 0,95 знаходиться електрон. Це не зовсім правильне визначення, але для наших цілей воно цілком придатне. Орбиталь є хімічним еквівалентом електронної оболонки. Отже, кожному головному квантовому числу відповідає своя оболонка.
орбіталі мають сферичну симетрію, що знаходяться в ній електрони називають -Електронна. Щільність електронів як функція радіуса має вигляд сферичної оболонки і розглядалася в попередньому розділі.
Атомну орбіталь схематично зручно зображати у вигляді квадрата, званого квантової осередком, а кожен електрон - вертикальною стрілкою, що позначає один з напрямків спина. Таким чином, кожну атомну структуру можна представити у вигляді сукупності осередків. Покажемо, наприклад, електронну структуру атома калію К (). Електронна формула калію має вигляд
Його електронна структура показана нижче.
Відзначимо, що в даному випадку після заповнення рівня електрони не забудовують 3d-рівень, а переходять на орбіталь 4s. Це пов'язано з екрануванням ядра і взаємодією електронів між собою. Для систем енергетично вигідніше (нижче енергія) помістити електрон на рівень 4s. Для теоретичного аналізу електронної структури багатоелектронних атомів необхідно вирішити рівняння Шредінгера для задачі багатьох тіл. Це дуже складна в математичному плані завдання і вона допускає тільки чисельне рішення.
У таблиці показано підрозділ можливих станів електрона в атомі на оболонки і подоболочкі.
З цієї таблиці видно, як розташовуються електрони навколо ядра. Відзначимо, що кожному стану відповідають два електрони з протилежними значеннями спинив.
4. Періодична система елементів Менделєєва
Принцип Паулі дозволяє пояснити систему елементів Д. І. Менделєєва. Періодичність властивостей елементів випливає з правил заповнення оболонок навколо ядра електронами. Розглянемо більш детально схему побудови періодичної системи.
Нехай Z - порядковий номер хімічного елемента. Він дорівнює числу протонів в ядрі або числу електронів в нейтральному атомі. Будемо розглядати атоми, що знаходяться в основному (не збудженому) стані.
Атом водню Н містить один електрон в змозі 1s, тобто для нього n=1, l=0, m l =0, m s =1/2 .
Атом гелію Не містить два електрони в стані 1 s, але з антипараллельной орієнтацією спінів. Електронна конфігурація атома Чи не записується як 1 s 2 (дві s - електрона). Атомом гелію закінчується заповнення К - оболонки і завершується перший період системи елементів.
Атом літію (Li) містить три електрони (Z=3). Для атома літію До - оболонка цілком заповнена і третій електрон повинен розташовуватися в L - оболонці, тобто повинно бути п =2, l =0. Електронна конфігурація для атома Li: 1 s 2 2 s . Атомом літію починається другий період таблиці Менделєєва.
Для атома берилію Ве (Z=4) маємо електронну конфігурацію 1 s 2 2 s 2 . У наступних шести елементів йде заповнення подоболочкі 2 р . Другий період закінчується неоном, для якого подоболочка 2 р повністю заповнена.
Атом натрію Na містить 11 електронів (Z=11) і відкриває нову М - оболонку. Його електронна конфігурація 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s . Нижче в таблиці наведені розподілу електронів по різних рівнів для ряду атомів.
Зміна головного квантового числа п призводить до зміни не тільки енергії електрона, а й радіуса орбіти, із зростанням п збільшується радіус. Повне заповнення електронної оболонки дає найбільш стабільний стан атома. Тому наприкінці кожного періоду розташовуються інертні гази He, Ne, Ar.
У першому елементі кожного періоду електрон слабо пов'язаний з ядром (ядро екрановане електронами внутрішніх оболонок), тому ці елементи легко можуть віддати свій електрон - це одновалентні метали K, Na, які володіють однаковими хімічними властивостями. Повторення ха...
